Gustoća morske vode i pritisak

Gustoća materijala data je u jedinicama mase po jedinici volumena i izražena u kilogramima po kubiku u SI sustavu jedinica. U oceanografija gustoća morske vode izražena je u povijesti u gramima po kubnom centimetru. Gustoća morske vode je funkcija temperature, slanosti i tlaka. Budući da oceanografi zahtijevaju da mjerenja gustoće budu točna do pete decimale, manipulacija podacima zahtijeva pisanje mnogih brojeva za bilježenje svakog mjerenja. Također, učinak tlaka može se u mnogim slučajevima zanemariti korištenjem potencijalne temperature. Ta su dva čimbenika navela oceanografe da usvoje jedinicu gustoće nazvanu sigma- t ( σ t ). Ova se vrijednost dobiva oduzimanjem 1,0 od gustoće i množenjem ostatka s 1000. The σ t nema jedinica i skraćena je gustoća morske vode kontrolirana slanošću i temperatura samo. The σ t morske vode povećava se s povećanjem slanosti i smanjenjem temperature.

Odnos između pritisak a gustoća se pokazuje promatranjem učinka tlaka na gustoću morske vode pri 35 psu i 0 ° C. Budući da jedan metar (tri metra) stupa morske vode stvara pritisak od oko jednog decibara (0,1 atmosfera), tlak u decibarima približno je jednak dubini u metrima. (Jedan decibar je desetina bara, što je pak jednako 105njutna po kvadratnom metru.)



Vrijednosti povezane s promjenom gustoće morske vode s dubinom navedene su u tablici.



Promjena gustoće s dubinom (morska voda 35 dijelova na tisuću i 0 ° C)
dubina (m) pritisak (decibari) gustoća (g / cm3)
0 0 1,02813
1.000 1.000 1,03285
2.000 2.000 1,03747
4.000 4.000 1,04640
6.000 6.000 1,05495
8.000 8.000 1.06315
10.000 10.000 1,07104

Rastuće vrijednosti gustoće pokazuju kompresibilnost morske vode pod ogromnim pritiscima prisutnim u dubini ocean . Da je morska voda nestisljiva, svaki kubični centimetar vode u vodenom stupcu proširio bi se, a vrijednosti gustoće na svim dubinama bile bi jednake. Ako se prosječni tlak koji se javlja na dubini od 4.000 metara (oko 13.100 stopa, približna srednja dubina oceana) nekako zamijeni prosječnim pritiskom koji se dogodio na 2.000 metara (oko 6600 stopa), a područje oceana ostane konstantno, došlo bi do prosječnog porasta razine mora za oko 36 metara (120 stopa).

kada je texas stekao neovisnost od meksika

Temperatura maksimalne gustoće i točka smrzavanja vode smanjuju se dodavanjem soli u vodu, a temperatura maksimalne gustoće smanjuje se brže od točke smrzavanja. Na slanostima manjim od 24,7 psu maksimum gustoće postiže se prije ledene točke, dok se na višim slanostima tipičnijim za otvorene oceane maksimalna gustoća nikada ne postiže prirodnim putem. Na primjer, pri 5 psu utvrđuje se maksimum gustoće između 0 i 10 ° C (32 i 50 ° F). (Njegov stvarni položaj je na 3 ° C [37,4 ° F], gdje je σ t vrijednost je 4,04 za 5 psu.) Ova sposobnost slane vode i, naravno, slatke vode da prođu kroz maksimum gustoće čini ih oboje ponašanjem drugačije od morskih sustava kada se voda hladi na površini i dolazi do prevrtanja vođenog gustoćom.



Tijekom pada a jezero hladi se na svojoj površini, površinska voda tone, a konvektivni preokret nastavlja se kako gustoća površinske vode raste s padom temperature. Kad površinska voda dosegne 4 ° C (39,2 ° F), temperatura maksimalne gustoće slatke vode, konvektivni preokret vođen gustoćom doseže dno jezera i prevrtanje prestaje. Daljnjim hlađenjem površine nastaje manje gusta voda, a jezero postaje stabilno raslojeno s obzirom na temperaturu kontroliranu gustoću. Samo relativno plitki površinski sloj hladi se ispod 4 ° C. Kada se ovaj površinski sloj ohladi do točke leda, 0 ° C, nastaje led kao latentna toplina fuzije se izvlači. U dubokom jezeru temperatura na dubini ostaje 4 ° C. U proljeće se površinska voda zagrijava i led se topi. Plitko konvektivno prevrtanje nastavlja se sve dok jezero ponovno ne postane izotermno na 4 ° C. Daljnjim zagrijavanjem površine stvara se stabilan vodeni stupac.

U morskoj vodi u kojoj salinitet prelazi 24,7 psu, konvektivno prevrtanje također se događa tijekom ciklusa hlađenja i prodire do dubine određene salinitetom i temperaturno kontroliranom gustoćom ohlađene vode. Budući da nije prošao maksimum gustoće, termički vođeni konvektivni preokret kontinuiran je sve dok se ne postigne ledena točka na mjestu gdje nastaje morski led ekstrakcijom latentne topline fuzije. Budući da je sol u većini slučajeva uglavnom isključena iz leda, slanost vode ispod leda blago se povećava, a konvektivni preokret koji ovisi o soli i temperaturi nastavlja se kako se stvara morski led.

Kontinuirano prevrtanje zahtijeva da se velika količina vode ohladi do nove ledene točke diktirane povećanjem slanosti prije dodatnih oblika leda. Na taj se način stvara vrlo gusta morska voda koja je i hladna i povišena slanost. Takva područja poput Weddellovog mora u Antarktika proizvode najgušću vodu oceana. Ova voda, poznata kao Antarktičko dno, tone u najdublje dubine oceana. Nastavak prevrtanja usporava brzinu stvaranja morskog leda, ograničavajući sezonsku debljinu leda. Ostali čimbenici koji kontroliraju debljinu leda su brzina provođenja topline kroz ledeni sloj i izolacija koju snijeg pruža na ledu. Debljina sezonskog morskog leda rijetko prelazi oko 2 metra. Tijekom toplije sezone otapanje morskog leda opskrbljuje slatkovodni sloj morskom površinom i time stabilizira vodeni stupac ( vidjeti morski led).



koji je glavni grad pa

Površinski procesi koji mijenjaju temperaturu i slanost morske vode pridonose procesu upravljanja vertikalnom cirkulacijom oceana. Poznat kao cirkulacija termohalina, on kontinuirano zamjenjuje morsku vodu u dubini vodom s površine i polako zamjenjuje površinsku vodu negdje drugdje vodom koja se diže iz dubljih dubina.